К 2070 году на фоне изменения климата горные экосистемы утратят до 64 процентов температурных ниш, в которых могут существовать бабочки. Особенно высоки риски для африканских тропиков и островов Юго-Восточной Азии. Сейчас именно в горах сосредоточены точки биоразнообразия бабочек, которые адаптированы к местному прохладному климату и альпийским растениям, но в будущем из убежищ такие места могут превратиться для насекомых в ловушки. Такие прогнозы описаны в исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution.
Во всем мире снижаются численность и биоразнообразие насекомых. Среди причин этого называют утрату местообитаний, неустойчивое землепользование, активное применение пестицидов и потепление — известно, что насекомые чувствительны к изменению температур. По сравнению с позвоночными животными биоразнообразие насекомых изучено гораздо слабее, особенно это касается географически изолированных местообитаний со сложным рельефом и климатом — например, горных систем.
Ученые под руководством Стефана Пинкерта (Stefan Pinkert) из Йельского университета исследовали как изменение климата сказывается на биоразнообразии насекомых на примере бабочек. Это насекомые с полным превращением, которые на всех этапах развития требовательны к условиям окружающей среды, а еще их распространение бывает жестко привязано к конкретным видам растений. Поэтому биоразнообразие бабочек гораздо точнее отражает угрозы со стороны резкого антропогенного потепления, чем биоразнообразие позвоночных животных, на которых во многом ориентирована современная система охраны природы.
Авторы использовали данные о распространении 10565 видов бабочек из базы Global Biodiversity Information Facility и сопоставили их с прогнозами будущих изменений климата в 2061-2080 годы, чтобы оценить возможные потери температурных ниш. Они уделяли особенное внимание горным бабочкам. Помимо того, что горные экосистемы — очаги биоразнообразия насекомых, именно там из-за высокой изоляции бабочки сталкиваются с трудностями при расселении и не могут покинуть ставшие слишком жаркими местообитания. Также зачастую их благополучие опирается на уязвимые растительные сообщества: например, гусеницы краснокнижных бабочек аполлонов Parnassius apollo питаются преимущественно растениями рода Sedum с высокогорных альпийских лугов.
Исследование подтвердило исключительную важность горных экосистем для разнообразия бабочек. Сейчас в них сосредоточено 72 процента точек видового богатства (то есть числа биологических видов), 76 процентов точек скопления редких ареалов (по сути — мест обитания эндемичных видов бабочек) и 59 процентов точек филогенетического разнообразия (то есть обилия не только видов, но и более высоких таксономических единиц — родов и и семейств). Больше всего видов бабочек обитает вблизи экваторе на высоте 2500 метров над уровнем моря, но для эндемичных видов пики наблюдаются также на 20 и 40 градусах широт по обе стороны от экватора на высоте 3500 метров над уровнем моря. Авторы объяснили сложившуюся роль гор в биоразнообразии коэволюцией бабочек с альпийскими растениями, и их адаптации в виде коротких периодов активности в холодных условиях.
Согласно результатам прогностического моделирования, к 2070 году горные экосистемы могут потерять от шести до 64 процентов температурных ниш, пригодных для обитания бабочек. Наиболее уязвимым к потеплению ученые назвали афротропический регион, острова Индомалайской зоны и любые горные хребты, которые простираются с запада на восток, так как в них у бабочек ограничены возможности переместиться от потепления на север. Авторы отметили, что если сейчас горы — это убежища и горячие точки биоразнообразия бабочек, то в будущем на фоне резкого потепления они рискуют превратиться в ловушки и тупики, из которых насекомые не смогут выбраться.
Это уже не первое свидетельство того, что на прохладные горы сложно положиться в теплеющем климате. Недавно ученые установили, что тем горным насекомым, которые способны передвигаться только в полете, будет сложно смещать свои ареалы в более прохладные местообитания. С набором высоты условия среды становятся сложными для метаболического обеспечения полета из-за падения давления и доступности кислорода.